[發明專利]異形可擴張微孔高效節能曝氣軟管

有效

• 申請號: 201310604167.4
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103663749A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 曹建鋒;曹慶穗;張蕊
• 申請（專利權）人: 江蘇瑞盛水處理有限公司
• 主分類號: C02F7/00
• 分類號: C02F7/00
• 代理公司: 宜興市天宇知識產權事務所(普通合伙) 32208
• 代理人: 曹衛華

技術領域

本發明涉及的是微孔曝氣軟管，具體涉及的是一種應用于污水生物處理，水產養殖的異形可擴張微孔高效節能曝氣軟管。

背景技術

目前在污水生物處理好氧法工藝與水產養殖中，水中微生物、動植物要消耗水體中的溶解氧，需要利用曝氣裝置向水中充入空氣以維持水中溶氧的濃度。目前常見的曝氣方式有鼓風曝氣和機械曝氣，曝氣裝置有管式、盤式、表曝等多種型式，但普遍具有氣泡大、氣泡分布不均、曝氣孔易堵塞、阻力損失大、氧利用率低、能耗大、水易倒灌、易老化、造價高等缺點。

近年來發展起來的微孔曝氣軟管采用聚氨酯類高分子材料制造，在超薄軟管表面打有密陣微孔(圖11)，產生微小氣泡，其各項曝氣性能指標均有一定提高。但目前市場上的曝氣軟管上的微孔均為單一尺寸直縫孔（圖12?，圖13），在軟管表面均勻分布。軟管采用高彈性的聚氨脂材料，零通氣量時，微孔能自行閉合。該種曝氣軟管有以下缺點：

微孔采用直縫孔,通氣時，直縫孔通流面由管內外差壓作用軟管表面拉伸彈性形變形成，表面拉伸彈性形變應力大,?使得曝氣阻力損失大，表面拉伸彈性形變應力分布不均勻,在直縫兩端產生應力集中區域,會引起疲勞破壞,縮短軟管使用壽命。

微孔采用單一尺寸,根據流體力學特性，水中不同位置的微孔所對應的水壓均不同，在一定通氣壓力下，曝氣軟管上不同水深微孔產生的氣泡數量及尺寸差異大，氣泡陣分布不均勻,氣泡數量減少。

微孔在軟管表面均勻分布，使得相當數量的氣泡間隔近，微孔分布不合理,加重了氣泡間相互干撓，惡化了氣泡陣的分散度（圖14、圖15?）。

上述這些缺點導致目前市場上的微孔曝氣軟管氧利用率不高、能耗高、充氧能力低。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的缺點而提供的一種異形可擴張微孔高效節能曝氣軟管，其創新點是曝氣軟管上分布異形可擴張微孔陣，進而在曝氣軟管上優化微孔孔徑及分布方式,?具有阻力損失低、充氧能力高、氧利用率高、動力效率高、水不倒灌、防堵塞性能好、使用壽命長、造價低等特點，是一種高效節能的新型曝氣裝置。

為了解決背景技術中存在的缺點,?本發明采用以下技術方案：

一種異形可擴張微孔高效節能曝氣軟管，包括高彈性高分子材料的軟管表面加工有微孔陣，其特征在于所述的微孔陣由異形可擴張微孔組成，所述的異形可擴張微孔呈Y型、V型、U型、T型、十字型、米字型的單一孔型或不同孔型組合，所述的各孔型異形可擴張微孔形成有一個或一個以上的孔瓣。在這些異形可擴張微孔中，優選單一孔型，尤其是以Y型微孔最佳，Y型異形可擴張微孔形成有三個孔瓣。異形可擴張微孔孔徑在0.2-2.0mm之間選擇。通氣時，異形可擴張微孔的通流面由微孔的孔瓣在管內外差壓作用下彎曲彈性形變形成。相比直縫孔，在通流面積相同時，異形可擴張微孔通流面的阻力損失顯著降低；在通氣量相同時，形成異形可擴張微孔通流面所需的差壓大幅度降低，阻力損失小，具有微氣泡尺寸小、阻力損失小、氧利用率高、充氧能力高、動力效率高等特點。相比直縫孔,?異形可擴張微孔的孔瓣彎曲彈性形變應力小,?應力分布均勻,?無應力集中區域,不易產生疲勞破壞,使用壽命增加。零通氣量時，由于曝氣軟管采用軟性高彈性材料制造,?微孔能自行閉合,?防止水倒灌,?防堵塞性能好。按照實際應用曝氣壓力和通氣量的要求，在曝氣軟管上加工分布異形可擴張微孔陣為100～12000個微孔/米。

曝氣軟管上的異形可擴張微孔為相同孔徑或不同孔徑的微孔,?微孔孔徑在0.2-2.0mm之間選擇,優選不同孔徑的微孔。根據流體力學動力特性優化選擇不同孔徑的微孔，孔徑從上至下呈梯度增大,由于不同水深位置微孔水的阻力差異大，優化后的異形可擴張微孔孔徑隨水深增加而增加（圖8）,在曝氣軟管充氣運行時，各微孔的通流面面積趨于相同,所產生氣泡尺寸一致好,氣泡分散度好，氣泡數量增加。

曝氣軟管表面的異形可擴張微孔的間距設計為2-15mm。?這些曝氣軟管表面的異形可擴張微孔呈均勻或非均勻分布，優選非均勻分布。非均勻分布是指曝氣軟管充氣運行時，水平橫放的曝氣軟管水平中分面上部的微孔在軟管表面非等距分布，更具體地是曝氣軟管充氣運行時，這些微孔的水平面投影間距相等（圖9）。?曝氣軟管水平中分面下部的微孔可采用常規設計，即在軟管表面均勻分布。這種根據流體力學動力特性和氣泡在水中運動的流場特征優化的微孔非均勻分布方式，在曝氣軟管充氣運行時，曝氣軟管水平中分面上部不同水深的微孔產生的氣泡向上運動是近似均勻分布的，減少氣泡間的干擾，改善氣泡陣的分散度(圖10)。